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第24课时　燃料电池
学习目标 知识网络
1. 了解燃料电池的应用，体会研制新型电池的重要性。2. 会熟练书写燃料电池的电极反应式。
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中的负极反应式为H2－2e－===2H＋ (　　)
(2) 氢氧燃料电池的负极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－(　　)
(3) 常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023(　　)
(4) 将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上将Cr2O转化为Cr3＋，其电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O(　　)
氢氧燃料电池
1. 燃料电池
(1) 负极：一般是氢气、天然气、甲醇、乙醇等有机物作为燃料(失电子)。
(2) 正极：是氧气或空气(得电子)。
(3) 分类：电解质一般又分为酸性溶液、碱性溶液两种。
(4) 酸性环境下，电池总反应与燃料在氧气中燃烧的化学方程式一致。
2. 氢氧燃料电池
氢气在负极失电子，氧气在正极得电子。
(1) 酸性氢氧燃料电池，电极反应式由H＋平衡电荷。
电池总反应：2H2＋O2===2H2O
(2) 碱性氢氧燃料电池，电极反应式由OH－ 平衡电荷。
电池总反应：2H2＋O2===2H2O
有机物(以甲烷为例)燃料电池
1. 解题要点
首先明确燃料是在负极发生氧化反应的物质；其次要看清电解质溶液是酸性环境还是碱性环境。若是酸性环境，则氧化产物为CO2；若是碱性环境，则氧化产物为CO。
2. 电极反应式的书写
(1) 在酸性电池中，电极反应式用H＋平衡电荷，不能出现OH－。负极生成H＋，正极消耗H＋。
以CH4燃料电池为例(电解液为H2SO4溶液)，写出电极反应式。
负极：________________________________________________________________________。
正极：________________________________________________________________________。
电池总反应：________________________________________________________________________。
(2) 在碱性电池中，电极反应式用OH－平衡电荷，不能出现H＋。负极消耗OH－，正极生成OH－。
以CH4燃料电池为例(电解液为KOH溶液)，写出电极反应式。
负极：________________________________________________________________________。
正极：________________________________________________________________________。
电池总反应：________________________________________________________________________。
(3) 在熔融碳酸盐燃料电池中，电极反应式用CO平衡电荷。
负极：燃料失去电子，生成CO2。
正极：氧气得到电子，生成CO。
以甲烷为例，写出电极反应式。
负极：________________________________________________________________________。
正极：________________________________________________________________________。
微生物燃料电池
微生物(或酶)电池是指在微生物的作用下(类似催化作用)，将化学能转化为电能的装置，其　　　
工作原理如图所示：
1. 微生物有利于有机物的氧化反应，促进反应中电子的转移。
2. 有机物在负极失去电子，负极反应中有CO2生成，同时产生了H＋(如葡萄糖在负极反应：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋)，H＋通过质子交换膜从负极区移向正极区，正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
离子交换膜的类型
种类 允许通过的离子及移动方向
阳离子交换膜 阳离子：移向原电池的正极
阴离子交换膜 阴离子：移向原电池的负极
质子交换膜(属于阳离子交换膜) 质子(H＋)：移向原电池的正极
类型1　乙醇燃料电池(不同电解质环境)
　写出下列燃料电池的电极反应式。
(1) 碱性乙醇燃料电池：
负极：________________________________________________________________________。
正极：________________________________________________________________________。
(2) 酸性乙醇燃料电池：
负极：________________________________________________________________________。
正极：________________________________________________________________________。
类型2　甲醇、二甲醚燃料电池
　(1) 甲醇燃料电池(简称DMFC)结构简单、能量转化率高、对环境无污染，工作原理如图所示。
a电极是原电池的________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为____________________________ ___________________________________________________。
(2) 二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图所示(a、b电极均为多孔性的Pt电极)。
b电极是________(填“正”或“负”)极，a电极上的电极反应式为____________________________ ________________________________________________。
类型3　微生物燃料电池
　(2025·惠州市第一中学)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电
能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. a极为正极，b极为负极
B. 电子从b极流出，经外电路流向a极
C. HS－转化为SO的反应为HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋
D. 若该电池中有0.2 mol O2参加反应，则有0.2 mol H＋通过质子交换膜
1. (2024·广州执信中学)肼(N2H4)碱性燃料电池的原理示意图如图所示，电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法错误的是(　　)
A. 电极b发生还原反应
B. 电子由电极b流出经用电器流入电极a
C. 物质Y是NaOH溶液
D. 电极a的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O
2. 以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气(H2)的燃料电池如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. A为负极，发生还原反应
B. 负极电极反应式为H2＋CO－2e－===CO2＋H2O
C. 该电池使用过程中需补充Li2CO3和K2CO3
D. 通入空气的电极反应式为O2－4e－＋2CO2===2CO
3. 某微生物燃料电池净化废水原理如图所示。下列关于该电池的说法正确的是(　　)
A. M极为电源正极，有机物在M极被还原
B. 电池工作时，N极附近溶液pH增大
C. 废水中的Cr2O浓度越大，越有利于该电池放电
D. 处理0.1 mol Cr2O时有1.4 mol H＋从交换膜左侧向右侧迁移
配套新练案
第24课时　燃料电池
1. 下列设备工作时，将化学能转化为电能的是(　　)
A. 砷化镓太阳能电池
B. 燃气灶
C. 风力发电机
D. 燃料电池
2. (2025·肇庆市期末)金属-空气电池是以金属(锌、铝、锂等)和氧气作为活性物质的一种电池，也被称为金属燃料电池。下列说法正确的是(　　)
A. 可选用石墨作电池负极
B. 金属电极上发生氧化反应
C. 电流由金属电极经外电路流向另一电极
D. 该电池可以将化学能100%转化为电能
3. (2025·佛山市期末)杭州亚运会主火炬创新使用绿色“零碳甲醇”燃料。关于甲醇、空气和KOH溶液组成的燃料电池，下列说法错误的是(　　)
A. OH－向负极移动
B. 可选用石墨、Pt作电极
C. 负极发生的电极反应式为CH3OH－6e－＋6OH－===CO2↑＋5H2O
D. 相比直接燃烧甲醇发电，甲醇燃料电池能量利用率高
4. 某固体酸燃料电池以NaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。下列有关说法正确的是(　　)
A. 电子通过外电路从b极流向a极
B. 每转移0.1 mol电子，消耗标准状况下1.12 L的H2
C. b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D. H＋由b极通过固体酸电解质传递到a极
5. 新型乙醇燃料电池，用能传递质子(H＋)的介质作溶剂，反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
　
A. a极为电池的正极
B. 电池工作时，1 mol 乙醇被氧化时就有6 mol 电子转移
C. 电池工作时，电流由a极沿导线经灯泡再到b极
D. 电池正极的电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O
6. 直接H2O2-H2O2燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法错误的是(　　)
A. 电池工作时，电极Ⅰ电势低
B. 电极Ⅱ的反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O
C. 电池总反应为2H2O2===O2↑＋2H2O
D. 当电路中转移0.1 mol 电子时，通过阳离子交换膜的K＋为3.9 g
7. (2024·惠州一中)党的二十大报告中指出：要“加强污染物协同控制，基本消除重污染天气”。SO2-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保二位一体的结合，可以解决酸雨等环境污染问题，原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 该电池放电时电子流向：Pt1电极→负载→Pt2电极→质子交换膜→Pt1电极
B. Pt1电极附近发生的反应：SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
C. 放电过程中若消耗22.4 L O2(标准状况)，理论上可以消除2 mol SO2
D. H＋移向Pt1电极，导致Pt2电极附近pH减小
8. (2025·广州期末)甲烷可以制作燃料电池，甲烷燃料电池原理如图所示。回答下列问题：
(1) 电池的负极的电极反应式为____________________________________________________________ _______________________________________________________________。
(2) 电池工作一段时间后电解质溶液的碱性________(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(3) 标准状况下，消耗3.36 L甲烷，电路中转移的电子数目为____________。
9. 汽车排放的尾气中含有的NO、O2是大气污染的主要来源，通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示。
(1) NiO电极上发生的是________(填“氧化”或“还原”)反应
(2) 外电路中，电子流动方向是从________电极流向________电极(填“NiO”或“Pt”)
(3) Pt电极上的电极反应式为______________________________________________________。
10. 如图是一种甲烷燃料电池的装置。
(1) 铂电极a是________(填“正极”“负极”)，发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
(2) 电子从________(填“a”或“b”)电极流出，该电极的电极反应式是_____________________________ _________________________________________。
11. Ⅰ. 用CH3CH3设计成碱性条件下的燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。
(1) 使用时，O2从________(填“A”或“B”)口通入。
(2) 电池工作时，OH－移向________(填“a”或“b”)电极。
(3) 当电池转移8 mol 电子时，至少消耗氧气________g。
(4) a极的电极反应式为___________________________________________________________。
Ⅱ. (2024·东莞实验中学)潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示：
(1) 电极a是________(填“正极”或“负极”)。
(2) 电解质溶液中OH－离子向________移动(填“电极a”或“电极b”)。
(3) 电极b的电极反应式为_________________________________________________________。
第24课时　燃料电池
基础辨析
(1) ×　(2) ×　(3) ×　(4) √
【解析】(2) 氢氧燃料电池的负极应是H2失电子，而不是O2得电子，错误。(4) 酸性条件下，Cr2O在正极得电子，生成Cr3＋，正确。
核心笔记
重难点2
2. (1) CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
(2) CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O
(3) CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O
O2＋2CO2＋4e－===2CO
分类举题
例1　(1) C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2) C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
例2　(1) 负　CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
(2) 正　CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋
【解析】(1) 根据原理图中电子流向以及H＋由左向右迁移可知，电池是酸性介质，甲醇在a电极上失去电子，所以a电极是负极，甲醇在负极上失电子生成CO2和水，则电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋。
例3　C　【解析】通氧气一极为正极，b极为正极，a极为负极，A错误；原电池中，电子从负极经外电路流向正极，即从a极流出经外电路流向b极，B错误；HS－在硫氧化菌的作用下转化成SO，其反应为HS－－8e－＋4H2O===SO＋9H＋，C正确；0.2 mol氧气参与反应，电路中转移电子物质的量为0.2 mol×4＝0.8 mol，即有0.8 mol H＋通过质子交换膜，D错误。
质量评价
1. B　【解析】燃料电池中，通入空气(氧气)的一极是正极，故电极b发生还原反应，A正确；电子由电极a流出经用电器流入电极b，B错误；电极b的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，Na＋通过阳离子交换膜由左侧进入右侧，故Y为NaOH溶液，C正确；电极a的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，D正确。
2. B　【解析】燃料电池B极通入氧气为正极，A极通入燃料(H2)为负极，负极上燃料失去电子，发生氧化反应，A错误；负极氢气失去电子变成氢离子与CO反应生成CO2和水，电极反应式为H2＋CO－2e－===CO2＋H2O，B正确；通入空气的电极为正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO，正极生成的CO和负极消耗的CO相等，不用补充碳酸盐，C、D错误。
3. B　【解析】由图可知，M极上发生失电子的氧化反应，则 M极为电池负极，A错误；由图可知，电池工作时，N极的电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，N极消耗H＋，故N极附近溶液pH增大，B正确；Cr2O具有强氧化性，浓度过大，会导致微生物失去活性，C错误；每处理0.1 mol Cr2O时，则有0.6 mol e－转移，同时有0.6 mol H＋从交换膜左侧向右侧迁移，D错误。
配套新练案
第24课时　燃料电池
1. D　【解析】太阳能电池是将光能转化为电能的装置，A不符合题意；燃气灶为化学能转化为热能的装置，B不符合题意；风力发电机是将风能转换为机械能，进而转化为电能，C不符合题意；燃料电池是将化学能转化为电能的装置，D符合题意。
2. B　【解析】电池负极应选用金属材料，A错误；金属失去电子，发生氧化反应，B正确；电子由金属电极经外电路流向另一电极，电流方向与电子移动方向相反，C错误；原电池装置可以将化学能大部分转化为电能，不可能100%转化，D错误。
3. C　【解析】原电池中，阴离子移向负极，即OH－向负极移动，A正确；甲醇、空气和KOH溶液组成的燃料电池可选用石墨、Pt作电极，B正确；碱性电解质溶液中负极电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，C错误；甲醇燃烧先将化学能转化为热能，热能再转化为机械能，最后机械能转化为电能，转化过程中都有能量损失，燃料电池直接将化学能转化为电能，避免了能量转化过程中的损失，D正确。
4. B　【解析】电子是a极经过外电路流向b极，A错误；由a电极反应式：H2－2e－===2H＋可知，每转移0.1 mol电子，消耗0.05 mol的H2，标准状况下的体积为1.12 L，B正确；b极通入氧气发生反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C错误；电池内部氢离子是由负极流向正极，即由a极流向b极，D错误。
5. D　【解析】燃料电池中，通燃料的一极是负极，故a极为电池的负极，A错误；由C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O知，1 mol 乙醇被氧化时就有12 mol 电子转移，B错误；电池工作时，电子由a极沿导线经灯泡再到b极，C错误。
6. C　【解析】负极的电势比正极低，电子从负极流出，故电极Ⅰ是负极，电极Ⅰ电势低，A正确；电极Ⅱ为正极，电极Ⅱ的反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O，B正确；电池总反应为2H2O2＋2KOH＋H2SO4===O2↑＋K2SO4＋4H2O，C错误；当电路中转移0.1 mol电子时，通过阳离子交换膜的K＋为0.1 mol，即3.9 g，D正确。
7. C　【解析】电子不会进入电解质溶液，A错误；H2SO4是强电解质，在电极反应式中要拆分，B错误；由得失电子守恒知，O2～4e－～2SO2，放电过程中若消耗22.4 L(标准状况下即1 mol) O2，理论上可以消除2 mol SO2，C正确；原电池中阳离子(H＋)向正极(Pt2)移动，发生反应：4H＋＋O2＋4e－===2H2O，Pt2电极附近pH不变，D错误。
8. (1) CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O
(2) 减弱　(3) 7.224×1023
【解析】(3) 由电极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O知，标准状况下，消耗3.36 L(即0.15 mol)CH4，转移的n(e－)＝0.15 mol ×8＝1.2 mol，N(e－)＝1.2 mol×6.02×1023 mol－1＝7.224×1023。
9. (1) 氧化　(2) NiO　Pt　(3) O2＋4e－===2O2－
【解析】(1) 由图可知，氧气得电子发生还原反应为正极，NiO电极上NO失去电子发生氧化反应，为负极。(2) 外电路中，电子由负极流向正极，流动方向是从NiO电极流向Pt。(3) Pt电极上氧气得电子发生还原反应生成氧离子，电极反应式为O2＋4e－===2O2－。
10. (1) 正极　还原
(2) b　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
【解析】(1) 由图可知，电极a是燃料电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极b是负极，碱性条件下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水。(2) 电极b是电子流出的负极，碱性条件下甲烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。
11. Ⅰ.(1) B　(2) a　(3) 64
(4) CH3CH3－14e－＋18OH－===2CO＋12H2O
Ⅱ.(1) 负极　(2) 电极a
(3) O2＋4e－＋2H2O===4OH－(共44张PPT)
第四章
化学反应与电能
第一节　原电池
第24课时　燃料电池
目 标 导 航
学习目标 知识网络
1. 了解燃料电池的应用，体会研制新型电池的重要性。 2. 会熟练书写燃料电池的电极反应式。
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中的负极反应式为H2－2e－===2H＋ (　　)
(2) 氢氧燃料电池的负极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－(　　)
(3) 常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023(　　)
基 础 辨 析
×
×
×
√
核心笔记
1. 燃料电池
(1) 负极：一般是氢气、天然气、甲醇、乙醇等有机物作为燃料(失电子)。
(2) 正极：是氧气或空气(得电子)。
(3) 分类：电解质一般又分为酸性溶液、碱性溶液两种。
(4) 酸性环境下，电池总反应与燃料在氧气中燃烧的化学方程式一致。
氢氧燃料电池
1
2. 氢氧燃料电池
氢气在负极失电子，氧气在正极得电子。
(1) 酸性氢氧燃料电池，电极反应式由H＋平衡电荷。
1. 解题要点
有机物(以甲烷为例)燃料电池
2
2. 电极反应式的书写
(1) 在酸性电池中，电极反应式用H＋平衡电荷，不能出现OH－。负极生成　　H＋，正极消耗H＋。
以CH4燃料电池为例(电解液为H2SO4溶液)，写出电极反应式。
负极：______________________________________________。
正极：______________________________________________。
电池总反应：______________________________________________。
(2) 在碱性电池中，电极反应式用OH－平衡电荷，不能出现H＋。负极消耗　OH－，正极生成OH－。
以CH4燃料电池为例(电解液为KOH溶液)，写出电极反应式。
负极： ______________________________________________。
正极： ______________________________________________。
电池总反应： ______________________________________________。
CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O
微生物(或酶)电池是指在微生物的作用下(类似催化作用)，将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示：
1. 微生物有利于有机物的氧化反应，促进反应中电子的转移。
2. 有机物在负极失去电子，负极反应中有CO2生成，同时产生了H＋(如葡萄糖在负极反应：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋)，H＋通过质子交换膜从负极区移向正极区，正极反应为O2＋4e－＋4H＋=== 2H2O。
微生物燃料电池
3
离子交换膜的类型
4
种类 允许通过的离子及移动方向
阳离子交换膜 阳离子：移向原电池的正极
阴离子交换膜 阴离子：移向原电池的负极
质子交换膜(属于阳离子交换膜) 质子(H＋)：移向原电池的正极
分类举题
类型1　乙醇燃料电池(不同电解质环境)
　　 写出下列燃料电池的电极反应式。
(1) 碱性乙醇燃料电池：
负极：____________________________________________________。
正极： ____________________________________________________。
(2) 酸性乙醇燃料电池：
负极： ____________________________________________________。
正极： ____________________________________________________。
1
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
类型2　甲醇、二甲醚燃料电池
　(1) 甲醇燃料电池(简称DMFC)结构简单、能量转化率高、对环境无污染，工作原理如图所示。
a电极是原电池的___(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_______________ ________________________。
2
负
CH3OH－6e－＋
H2O===CO2↑＋6H＋
(2) 二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图所示(a、b电极均为多孔性的Pt电极)。
b电极是____(填“正”或“负”)极，a电极上的电极反应式为_______________ ________________________________。
【解析】 (1) 根据原理图中电子流向以及H＋由左向右迁移可知，电池是酸性介质，甲醇在a电极上失去电子，所以a电极是负极，甲醇在负极上失电子生成CO2和水，则电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋。
正
CH3OCH3－
12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋
类型3　微生物燃料电池
　 (2025·惠州市第一中学)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
3
C
质量评价
1. (2024·广州执信中学)肼(N2H4)碱性燃料电池的原理示意图如图所示，电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法错误的是( )
A. 电极b发生还原反应
B. 电子由电极b流出经用电器流入电极a
C. 物质Y是NaOH溶液
D. 电极a的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O
B
【解析】 燃料电池中，通入空气(氧气)的一极是正极，故电极b发生还原反应，A正确；电子由电极a流出经用电器流入电极b，B错误；电极b的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，Na＋通过阳离子交换膜由左侧进入右侧，故Y为NaOH溶液，C正确；电极a的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，D正确。
2. 以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气(H2)的燃料电池如图所示。下列说法正确的是( )
B
3. 某微生物燃料电池净化废水原理如图所示。下列关于该电池的说法正确的是( )
B
配套新练案
1. 下列设备工作时，将化学能转化为电能的是(　　)
A. 砷化镓太阳能电池
B. 燃气灶
C. 风力发电机
D. 燃料电池
【解析】 太阳能电池是将光能转化为电能的装置，A不符合题意；燃气灶为化学能转化为热能的装置，B不符合题意；风力发电机是将风能转换为机械能，进而转化为电能，C不符合题意；燃料电池是将化学能转化为电能的装置，D符合题意。
D
2. (2025·肇庆市期末)金属-空气电池是以金属(锌、铝、锂等)和氧气作为活性物质的一种电池，也被称为金属燃料电池。下列说法正确的是(　　)
A. 可选用石墨作电池负极
B. 金属电极上发生氧化反应
C. 电流由金属电极经外电路流向另一电极
D. 该电池可以将化学能100%转化为电能
【解析】 电池负极应选用金属材料，A错误；金属失去电子，发生氧化反应，B正确；电子由金属电极经外电路流向另一电极，电流方向与电子移动方向相反，C错误；原电池装置可以将化学能大部分转化为电能，不可能100%转化，D错误。
B
3. (2025·佛山市期末)杭州亚运会主火炬创新使用绿色“零碳甲醇”燃料。关于甲醇、空气和KOH溶液组成的燃料电池，下列说法错误的是(　　)
A. OH－向负极移动
B. 可选用石墨、Pt作电极
C. 负极发生的电极反应式为CH3OH－6e－＋6OH－===CO2↑＋5H2O
D. 相比直接燃烧甲醇发电，甲醇燃料电池能量利用率高
C
4. 某固体酸燃料电池以NaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。下列有关说法正确的是(　　)
A. 电子通过外电路从b极流向a极
B. 每转移0.1 mol电子，消耗标准状况下
1.12 L的H2
C. b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－
===4OH－
D. H＋由b极通过固体酸电解质传递到a极
B
【解析】 电子是a极经过外电路流向b极，A错误；由a电极反应式：H2－2e－===2H＋可知，每转移0.1 mol电子，消耗0.05 mol的H2，标准状况下的体积为1.12 L，B正确；b极通入氧气发生反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C错误；电池内部氢离子是由负极流向正极，即由a极流向b极，D错误。
5. 新型乙醇燃料电池，用能传递质子(H＋)的介质作溶
剂，反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，装置如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A. a极为电池的正极
B. 电池工作时，1 mol 乙醇被氧化时就有6 mol 电子转移
C. 电池工作时，电流由a极沿导线经灯泡再到b极
D. 电池正极的电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O
【解析】 燃料电池中，通燃料的一极是负极，故a极为电池的负极，A错误；由C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O知，1 mol 乙醇被氧化时就有12 mol 电子转移，B错误；电池工作时，电子由a极沿导线经灯泡再到b极，C错误。
D
6. 直接H2O2-H2O2燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法错误的是(　　)
A. 电池工作时，电极Ⅰ电势低
B. 电极Ⅱ的反应式为H2O2＋2e－＋2H＋
===2H2O
C. 电池总反应为2H2O2===O2↑＋2H2O
D. 当电路中转移0.1 mol 电子时，通过
阳离子交换膜的K＋为3.9 g
C
【解析】 负极的电势比正极低，电子从负极流出，故电极Ⅰ是负极，电极Ⅰ电势低，A正确；电极Ⅱ为正极，电极Ⅱ的反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O，B正确；电池总反应为2H2O2＋2KOH＋H2SO4===O2↑＋K2SO4＋4H2O，C错误；当电路中转移0.1 mol电子时，通过阳离子交换膜的K＋为0.1 mol，即3.9 g，D正确。
7. (2024·惠州一中)党的二十大报告中指出：要
“加强污染物协同控制，基本消除重污染天气”。
SO2-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、
环保二位一体的结合，可以解决酸雨等环境污染问题，
原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 该电池放电时电子流向：Pt1电极→负载→Pt2电极→质子交换膜→Pt1电极
B. Pt1电极附近发生的反应：SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
C. 放电过程中若消耗22.4 L O2(标准状况)，理论上可以消除2 mol SO2
D. H＋移向Pt1电极，导致Pt2电极附近pH减小
C
【解析】 电子不会进入电解质溶液，A错误；H2SO4是强电解质，在电极反应式中要拆分，B错误；由得失电子守恒知，O2～4e－～2SO2，放电过程中若消耗22.4 L(标准状况下即1 mol) O2，理论上可以消除2 mol SO2，C正确；原电池中阳离子(H＋)向正极(Pt2)移动，发生反应：4H＋＋O2＋4e－===2H2O，Pt2电极附近pH不变，D错误。
8. (2025·广州期末)甲烷可以制作燃料电池，
甲烷燃料电池原理如图所示。回答下列问题：
(1) 电池的负极的电极反应式为___________
__________________________。
(2) 电池工作一段时间后电解质溶液的碱性
______(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(3) 标准状况下，消耗3.36 L甲烷，电路中转移的电子数目为______________。
CH4－8e－
减弱
7.224×1023
9. 汽车排放的尾气中含有的NO、O2是大气污染的主要来源，通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示。
(1) NiO电极上发生的是______(填“氧化”或“还原”)反应
(2) 外电路中，电子流动方向是从_________电极流向______电极(填“NiO”或“Pt”)
(3) Pt电极上的电极反应式为____________________。
氧化
NiO
Pt
O2＋4e－===2O2－
【解析】 (1) 由图可知，氧气得电子发生还原反应为正极，NiO电极上NO失去电子发生氧化反应，为负极。(2) 外电路中，电子由负极流向正极，流动方向是从NiO电极流向Pt。(3) Pt电极上氧气得电子发生还原反应生成氧离子，电极反应式为O2＋4e－===2O2－。
10. 如图是一种甲烷燃料电池的装置。
(1) 铂电极a是______(填“正极”“负极”)，发生______(填“氧化”或“还原”)反应。
(2) 电子从___(填“a”或“b”)电极流出，该电极的电极反应式是___________　____________________________。
正极
还原
b
CH4＋
11. Ⅰ. 用CH3CH3设计成碱性条件下的燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。
(1) 使用时，O2从___(填“A”或“B”)口通入。
(2) 电池工作时，OH－移向___(填“a”或“b”)电极。
(3) 当电池转移8 mol 电子时，至少消耗氧气______ g。
(4) a极的电极反应式为______________________________________________。
B
a
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Ⅱ. (2024·东莞实验中学)潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示：
(1) 电极a是______(填“正极”或“负极”)。
(2) 电解质溶液中OH－离子向_________移动(填“电极a”或“电极b”)。
(3) 电极b的电极反应式为______________________________。
负极
电极a
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
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